CN100385789C - 控制转动装置的系统 - Google Patents

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Abstract

一种控制转动装置的系统，该系统包括一个控制器和一个转动装置，转动装置有一个定子和一个转子，其中控制器与转动装置连接来控制转动装置的转动，而且控制器适于周期地给该装置的至少一个通电线圈通电以产生一个极性磁场，该磁场引导转子在单一方向转动，当与通电线圈产生的力不同的其它力产生一个引导转子在一个方向转动的合力时，关闭该控制器以便使通电线圈断电。

Description

控制转动装置的系统
本发明涉及用来产生转矩的电动机和用来发电的发电机。
普通电动机由定子和转子组成。
电动机的工作基于以下原理：通过导体的电流产生磁场，在如线圈那样的电磁场中，电流方向确定磁极位置，同性磁极相斥，异性磁极相吸。
通常称为场结构的定子在电动机中建立一个恒定磁场。
典型地，磁场由永久磁铁建立，永久磁铁被称为场磁铁并且绕转子等间隔地布置。
转子或电枢通常由一组等间隔的线圈组成，可以给线圈通电以产生磁场并因此产生北极或南极。
通过保持线圈通电，转子和定子相互作用的磁场使转子转动。
为了保证在一个方向上转动，通常将一个换向器连接到转子线圈的绕组上，以便改变加在线圈上的电流方向。
如果没有反转电流方向，转子就会在一个方向上转动，然后在完成转动的一个完整循环之前反转其方向。
上面的说明代表了直流电机。交流电机没有换向器，因为交流电流独立地反转方向。
对于一个典型交流电机比如感应电动机，转子不直接与外部电源连接。交流电流绕定子中的磁场线圈流动并产生一个转动磁场。该转动磁场在转子中感生一个电流，该电流导致另一个磁场。
来自转子的该感应磁场与来自定子的磁场相互作用，引起转子转动。
发电机实际上是电动机的相反情况。代替给定子或者转子的线圈供电，转子或电枢由原动机产生的物理力量推动。
实际上，发电机将机械能转化为电能。
本发明目的在于提供一种改进的转动装置，该装置与普通转装置相比运行效率更高。
本发明还在于提供一种控制转动装置的系统，该转动装置能够发电和/或产生机械能。
根据本发明，提供一种控制转动装置的系统，该系统包括一个控制器和一个转动装置，该转动装置有一个定子和一个转子，其中该控制器与该转动装置连接以控制转动装置的转动，而且控制器适于周期地使该装置的至少一个通电线圈通电，以产生一极性磁场，该磁场引起转子在单一方向转动，而且当其它力产生一个引导转子在单一方向转动的合力时，关闭该控制器以便使通电线圈断电，该其它力与那些由通电的通电线圈产生的力不同。
该控制器最好适于给通电线圈通电一段时间，通电期间其它力的合力使转子在相反方向转动，由此，由该通电线圈作用的力克服(大于)该合力。
在合力为零之前，最好切断该控制器使通电线圈断电。
该控制器最好在合力为零之前切断，使通电线圈断电一段时间，并且在合力为零之前允许由其它力引起的反电动势推动转子在单一方向转动。
该合力最好排斥反电动势引起的力。
该通电线圈适于由控制器在电动机转一整圈的一个预定角度内通电。
可选择地，通电线圈适于由控制器通电，通电时间为电动机每一圈的一个预定时间段。
在转子转动一圈(循环)期间，该/每个通电线圈最好通电多次。
每当该合力在相反方向上给转子施加力时，可以给该/每个或至少一个通电线圈通电。
可以由控制器产生的周期脉冲给该/每个或至少一个通电线圈通电。
该周期脉冲最好都是相同的信号。
只要合力方向为相反方向，就给该/每个或被选择的通电线圈通电，然后维持一段时间，该时间小于合力从零变到最大值再返回到零的那段时间。
根据一个实施例，定子有上述的至少一个通电线圈。
转子可以有至少一个能产生磁场的磁场发生装置，该磁场与该/每个通电线圈通电时产生的磁场相互作用，从而给转子施加一个在一个方向转动的力。
该/每个通电线圈最好包括一个磁相互作用装置，磁相互作用装置适于排斥或吸引该磁场发生装置。
根据另一实施例，磁相互作用装置适于吸引该磁场发生装置。
磁相互作用装置可以包括一个含铁物体或者可被磁体吸引的其它物质体。
磁场发生装置可以是一个永久磁铁。
磁相互作用装置可以是铁心或永久磁铁。
磁场发生装置最好包括一个永久磁铁或者可被磁化体吸引的部件。
定子最好包括若干绕转子均匀隔开的通电线圈。
每个通电线圈最好是电磁铁。
该或每个通电线圈最好包括穿过它的线圈的磁相互作用装置。
转子最好包括若干均匀隔开的磁场发生装置。
根据一个实施例，转子包括若干均匀隔开的永久磁铁。
均匀隔开的永久磁铁可以都是相同极性。
均匀隔开的磁场发生装置可以是模拟磁铁的可通电线圈。
磁场发生装置的磁极最好都相同。
由通电的通电线圈产生的磁极可以与磁场发生装置的磁极相同。
根据一个可选择实施例，为通电线圈提供一种磁极的替代模式。
根据另一个实施例，为转子提供一个永久磁铁的替换模式。
根据本发明的再一个实施例，定子有若干磁通量发生装置。
用于定子的磁场发生装置可以是永久磁铁。
转子最好包括若干通电线圈和一个换向器。
转子可以是电枢，定子可以是磁场绕组。
转子磁场发生装置最好由直流或交流外部电源通电。
定子磁相互作用装置可以由以交流或直流工作的线圈通电。
根据一个实施例，定子包括至少一个感应线圈，该线圈适于在其中有由转子的磁场发生装置感生的电流。
该/每个感应线圈可以与该/每个通电线圈隔开。
该/每个感应线圈也可以是通电线圈。
该/每个通电线圈可适于与一输出电路连接，由此将在该/每个通电线圈中感应的电流输出到该输出电路。
最好是，开关电路适于对感应线圈中感应的电流进行整流。
最好是，刚好在电源给该或每个通电线圈通电之前，进行整流。
最好用输出到输出电路的电流驱动一电气装置。
控制器最好包括一个转换电路，当没有电流使通电线圈通电时，该电路适于使该/每个通电线圈与一输出电路连接。
控制器最好提供一个转换电路。
控制器可以是一个转动开关。
转动开关可以有至少一个触点，该触点与该/每个磁场发生装置对齐。
转动开关最好有至少一个触点，该触点与转子的永久磁铁对齐。
转动开关可以有与磁场发生装置相同数量的触点；最佳形式是磁铁。
该/每个触点可以有随垂直高度变化的宽度。
转动开关最好包括可调节电刷，电刷可以垂直运动。
触点宽度最好从顶端向底端逐渐变细。
转动开关和转子可以位于同轴的中心轴上。
转动开关和转子可以安在一公共轴上。
转子开关最好安在与转子分开的室中。
根据一个实施例，通电时，每个通电线圈适于排斥一附近的磁场发生装置。
对于每个循环的一段预定时间，每个通电线圈可仅由反电动势通电。
最好在断开给通电线圈的电流后再发生该预定时间。
根据再一个实施例，该/每个通电线圈适于吸引转子的磁场发生装置。
本发明预期了对于构成上述系统的部件的许多变形。例如电流、电压、产生的磁场、转子/定子使用的磁极数量都可以改变，因此将影响通电线圈的转换时限。
转动装置在定子/磁场绕组上产生的磁极数量可以比转子/电枢中的磁极数量多，反之亦然。
根据一个实施例，这两个中的磁极数量可以相同。
最好是，由控制器控制的通电线圈的转换可以使反电动势产生的影响最大化。
最好是，通电线圈有效地设置有最小持续时间的脉冲电流，该持续时间足以维持转子的转动并产生想得到的转矩或电流输出。
现在参考附图通过示例来描述本发明的最佳实施例，其中：
图1是根据本发明第一实施例的一个转动装置及其控制的截面正视图；
图2是图1中所示的控制器的顶视图；
图3是图1中的控制器的侧视图；
图4A是根据本发明第一实施例的用来控制转动装置的系统的示意图；
图4B是图4A中的转动装置的示意图；
图5是相对于图4A中的系统的永久磁铁M1的角位置的力的图解说明；
图6是相对于图4A中的系统的每个永久磁铁的角位移的输入电流的一组四个曲线；
图7是相对于用在示于图4A的系统中的转动装置的每个线圈的输入电流的输入电压的图解表示；
图8是根据本发明第二实施例的、相对于有一个永久磁铁的转子和有一个通电线圈的定子的角位移的、固有磁引力变化的示意图；
图9是根据本发明第二实施例的、相对于角位移的磁场图解表示；
图10是根据本发明第二实施例的、相对于永久磁铁角位移的、感生的磁感磁场的图解表示；
图11示出根据本发明第二实施例的、相对永久磁铁的角位移的、感生的磁感电磁力的进一步图解表示。
如图4A所示，根据本发明的第一实施例，提供一个系统，它包括带四个永久磁铁M1、M2、M3、M4的转子11，这四个磁铁彼此均匀间隔90°。
该系统包括由三个电磁通电线圈A、B、C组成的定子12，它们彼此相距120°。
每个线圈A、B、C与54伏电压的电源和开关RS1、RS2、RS3组成的电路连接。
每个开关RS1，RS2，RS3是转动开关13的一部分，转动开关13有与相邻触点间隔90°的触点14，15，16，17。
转动开关13设有触点刷18，19，并安在轴20上，轴20与转子11的轴相同或公有。
具体地，触点14，15，16，17具有梯形形状，该梯形的两个非平行边由一个直角边21和一个斜边22组成，边22从顶边23向底边24在外侧形成锥度。
结果是，每个触点从顶边向底边24移动时，宽度增加。
电刷18可以相对触点14，15，16，17垂直移动，而电刷19持续与其上形成触点14，15，16，17的转动开关13的底部接触。
虽然图1仅示出有一组四触点14，15，16，17的转动开关13，对于图4a中的三个线圈定子，轴20上最好有三个接触盘。
每个接触盘有用于各个线圈A，B，C的触点，但是对于其它接触盘，每个电刷分别偏移30°和60°。
下面将描述图1到图4A所示系统的工作情况。
如果假设磁铁M1，M2，M3，M4象图4A中那样，最初磁铁M1正对线圈A的一端，则在永久磁铁经过线圈A之后，只要当磁铁M1到M4中的一个与线圈A对齐，就给线圈A通电并持续一预定时间。
如图6所示，触点RS1与转动开关13电接触，给线圈A通电。
通过触点14到17中的一个触点与电刷18对齐接触引起该通电。这时，从电源VA施加电流并且继续施加直到电刷18不再与触点14到17的一个触点接触为止。
对于第一实施例的三个线圈/四个磁极的布置，最好是，将电刷18移动到一个垂直位置，在此每个触点宽度足以使每个开关RS1，RS2和RS3闭和，使转子11转动12° 51′50″。这个时间过后，打开开关RS1到RS3而且不再将电流送给任一线圈A到C。当切断供给每个线圈的电流时，在每个线圈A到C中感生出一反电动势，用Z表示的该反电动势使电流在触点RS1到RS3断开后，在每个线圈中保留一小段额外的时间。
通过用上述方式切换线圈A到C，就可以引起转子11转动，而所需电流的输入量小于当电流被不变地输送给线圈A到C时的需要量。
下面，表1示出对于角位移从5°到30°的磁铁M1到M4的角位置，作用在转子13上的合力。
表1
 M1  5°CC  10°CC  15°CC  20°CC  25°CC  3°CC
 M2  25°CW  20CW  15CW  10CW  5°CW  0°
 M3  55°CW  50°CW  45°CW  40°CW  35°CW  30°CW
 M4  35°CW  40CC  45°CC  50°CC  55CC  60
 RF  CC  CC  0  CW  CW  0
正如所示的那样，当转子13的磁铁在一段时间转动5°时，转子上的合力从一个5°到15°的逆时针力转换为15°到30°的顺时针力。
在0°，15°和30°，转子上的合力为零，这样，如果转子的永久磁铁与这些中的任何位置对齐，就没有合力推动转子或者顺时针或者逆时针转动。
如图5所示，加在转子上的针对于转子角位移的合力大小曲线表现为有30°周期的正弦曲线。
对于转子转动整360°，转子经历12个合力变化的周期。
表1和图5所示的是：如果不是施加一额外的力使转子顺时针或逆时针转动，转子就不能在任何方向连续旋转。
如果假设需要顺时针转动转子，那么该力必须克服在转子完整的360°转动中出现于0°到15°、30°到45°、60°到75°等位置处的逆时针的合力。
因为线圈A到C的每个线圈都有一个铁心，甚至当线圈不通电时，出现在每个磁铁和铁心之间的固有磁引力导致每个磁铁M1到M4试图在一个方向上向最接近的铁心运动。
只要磁铁正对铁心，磁引力就最大，磁铁上就不会有力使转子或者顺时针或者逆时针运动。同样地，当磁铁位于相邻铁心的中间位置时，也没有合力加在转子上使之在任何方向上转动。
如图5和表1所示，如果磁铁M1顺时针转动5°，在磁铁M1和线圈A的铁心之间有一个固有引力，在逆时针方向推动磁铁M1。如果其它磁铁施加的合力足够克服永久磁铁M1和线圈A的铁心之间的引力，转子仍会设法顺时针转动。
但是，如表1所示，其它磁铁M2到M4的角位置导致总的逆时针合力。
为了克服合力，需要在线圈A上产生与磁铁M1同性的磁极X，从而排斥M1离开线圈A。
如图5所示，线圈A和M1之间的磁斥作用的强度必须足以克服逆时针推动转子的合力。
可以在磁铁M1产生15°角位移的期间，将电流加在线圈A上，但是最好仅在磁铁M1产生12°51′50″角位移的期间，给线圈A通电。为了克服磁铁M1在0°到15°的角位移间产生的逆时针方向上的合力，通过在该角位移时间内向线圈A施加电流，可以将一个最小电流加在线圈A上。
虽然在线圈A上施加电流的时间可以比该时间更长，但是已经发现，通过在该段时间施加电流，在线圈A中引起一反电动势，该反电动势增加了由线圈A作用于磁铁M1上的斥力。
每当磁铁M1到M4之一在0°与线圈A对齐，就给线圈A通电该磁铁产生12°51′50″的角位移的时间。这样如图6所示，在0°到12°51′50″，90°到102°51′50″，180°到192°51′50″和270°到282°51′50″，结束加在线圈A上的电流。
相同的转换模式加在线圈B和C上。例如，当磁铁M2已经转到30°到已经转到42°51′50″期间，给线圈B通电，同样地，当磁铁M3已经转到60°到已经转到72°51′50″期间，给线圈C通电。
转子直径最好是230mm，每个线圈电阻最好是6.8欧姆。
图7是线圈电阻为6.8欧姆、直径为230mm的四极转子的输入电压相对输入电流的图解表示。
通断线圈的实际时序根据转动装置和控制器的参数而变化。
于是，通过改变输入电压、线圈电阻和每个线圈的输入电路的整个阻抗，将改变线圈必须通电的时间。
事实上，有许多可以改变线圈通电时序的因素，下面总结了其中的部分因素。
定子
除了定子铁心的实际尺寸、横截面积和形状外，变量还包括对用于构成定子铁心的材料的选择、定子铁心的数量及其定位。
转子
包含在转子中的极化永久磁体的实际尺寸、磁强度和形状，包含在转子中的极化永久磁体的数量、定位和间隔，使用永久磁体的所有同性磁极，或着使用永久磁体的交替极性。
定子线圈
定位在定子铁心上的线圈的实际尺寸，用来绕在线圈上的线的类型，比如铜，银，铝或其它。绕组的形状和截面积，比如圆形，正方形，三角形，矩形和其它；绕到线圈上的圈数和层数和随之的欧姆阻抗；在线圈支架上缠绕的方法，单绕，双绕，同向双绕，反向双绕，从左向右或反之，交叉绕，上面示例是否绕在单线圈支架上。
转子速度
转子速度可以由直流(输入)电流的长度(通电和断电时间)和/或由控制供给定子线圈的供电电压来控制。
可以对系统所做的其它改变包括下列：
a.线圈可以串联、并联或串并联。
b.只有当永久磁铁的北/南布置用于转子中时，偶数的永久磁铁数量才是必要的，但是位于定子内的定子线圈对不需要是偶数数量。另外，加在上述北南布置中的定子线圈上的直流电流必须同步，意思是定子线圈需要的磁场必须与定子线圈、面对永久磁铁的铁心端的极性一致。
c.当使用极性都相同的永久磁铁时，那么可以在转子中使用任何数量的永久磁铁，只要在转子上有足够的空间按均匀间隔容纳它们。
d.永久磁铁之间的间隔必须准确，彼此间隔如果太近，直流电流将变得不太有效，如果间隔太远，将得不到完全的电势。
e.永久磁铁和定子线圈铁心可能有各种组合，与下面类似但不限于此：
i.转子中有三个磁铁，一到三个定子线圈。
ii.转子中五个永久磁铁，一到五个定子线圈。
iii.转子中九个永久磁铁，一到三个或九个定子线圈。
iv.输出随每个组合而变化。
v.不管转子包含偶数还是奇数个永久磁铁，定子可以只带一个定子线圈和定子铁心来运行，而且仍然效率高但是总输出减小。
f.定子和转子应当由非磁性材料制成，如木材，塑料，青铜以及类似非磁性材料。
虽然可以通过一个机械转动开关以其最佳形式进行转换，还可以通过固体电子或其它转换装置实现转换。
对于每个线圈，通电时间的长度是当电刷与转动开关的导电部分和非导电部分接触时的实际长度比率。
该比率被看作是频率或一秒中比率出现的次数。
转动装置产生的输出可以同时是机械输出和电输出，或者可以主要是电输出或主要是机械输出。关于这一点的理由将参考第二实施例进行解释，其中，假设定子有单独的一个带铁心的通电线圈，转子有单独的一个永久磁铁。
当用手在逆时针方向非常缓慢地转动转子的永久磁铁时，可能确定转子的永久磁铁和定子铁心之间产生固有磁引力的位置点。
当永久磁铁的前沿已经到达图8所示的A点时，固有磁引力(NMA)开始并按指数规律地增加，直到永久磁铁的中心与对着铁心30的B点对齐为止。
如果永久磁铁从B点转过，NMA在B点将是峰值点，然后从峰值点按指数规律减小，直到永久磁铁的后沿到达C点然后停止。
当转子以恒定速度顺时针转动并且一个示波器与定子线圈连接时，可能观察到永久磁体先是在A点和B点之间然后是在B点和C点之间的运动，如图9所示。
一个感生的磁感曲线然后在示波器上显示，该感生的磁感产生一个正弦波曲线31。另外，A点和B点之间的磁感是在这一瞬间正向感生的磁感，B点和C点之间的磁感是在这一瞬间负向感生的磁感。
还注意到负向和正向感生的磁感曲线实际相同只是彼此相反。
当永久磁体开始在正弦曲线31的0°点在定子线圈中感生出负向磁感时，感生的磁感是在0°。在正弦波曲线的90°，感生的磁感是在最大值，然后当永久磁铁与B点对齐或在正弦波曲线的180°时，当永久磁铁开始转过与B点对齐处或在正弦波曲线的180°处时，磁感回到0。
当永久磁铁开始从它与B点对齐的位置离开并且向C点移动时，此刻的正向的感生的磁感首先在正弦波曲线180°处为0，然后在正弦波曲线的270°为最大值，然后在正弦波曲线的360°返回到0点处。
应当注意到正弦波曲线的0°和360°不必与正弦波曲线0°的A点和360°的C点相同。
点A和C由转子的永久磁铁的强度和定子铁心的横截面积和/或形状确定。
在正弦波曲线的0°和180°之间的负向感生的磁感在定子线圈和相反极性的铁心中产生一电磁力。
如图10所示，在该瞬间，面对转子的铁心端与永久磁铁的极性相反。
在正弦波曲线的180°和360°之间的正向感生的磁感在定子线圈和铁心中产生一电磁力，该铁心在面对转子的一端有相同极性，该相同极性是与该瞬间的永久磁铁的极性相同。
当永久磁铁到达A点时，永久磁铁和定子铁心之间的固有磁引力处于最小值，并且开始向点B移动。当感生的磁感此时也开始在正弦波曲线的0°处，在点A和点B之间的某点处，出现时，固有磁引力已经增加了。
当永久磁铁是在正弦波曲线的0°并且向点B或者是正弦波曲线的180°移动时，定子线圈中负向感生的磁感在定子铁心中产生一电磁力(场)，该定子铁心的铁心端面对转子，其极性与永久磁铁的极性相反，并且在正弦波曲线的0°是零效应，而在正弦波曲线的90°是最大效应，然后在正弦波曲线的180°返回到零效应。
永久磁铁然后在点B对齐。在那里磁引力与距离成比例，当从点A向点B移动时，该力呈指数地增加。定子铁心在此处固定并静止。因此是永久磁铁向点B移动。
作为一个示例，如果定子铁心也是一个极化的永久磁体，强度与永久磁铁一样但极性相反，由于前面解释的距离因素，则它的磁引力至少比永久磁铁的大四倍。
另外，因为磁北和磁南排列之间的磁力加倍，这也会发生。随之而来的是，当定子线圈中感生的磁感如上所述地在面对转子的定子铁心端产生一极性相反的电磁力时，永久磁铁和面对转子的铁心端之间的磁引力急剧增加。
这种增加按照正弦曲线从正弦曲线的0°开始到90°，然后上述效应从正弦曲线的90°返回到180°时减小。
图10中示出从0°到180°的固有磁引力和定子线圈中感生的磁感的组合曲线，在面对具有相反极性33的转子的定子铁心线圈端，生成了一个电磁力。对于180°到360°，示出了定子铁心线圈和相同极性34的转子。
当永久磁铁在B点对齐时，在点B开始只给定子线圈通很短时间的直流电，然后施加直流电的时间仅足以克服永久磁铁和面对转子的定子铁心端之间的固有磁引力即可。加在定子线圈上的直流电在面对转子的铁心端产生一个同极性，从而排斥永久磁铁离开B点移向C点。
由于面对转子的定子铁心端的同极性，从而固有磁引力已经转变为固有磁斥力。
通电时间的长度足够克服固有磁引力，并且可以尽可能的长直到后沿到达点C位置，在此固有磁引力停止。但是，此处永久磁铁产生的在定子线圈中的正向感生的磁感，在定子或面对转子的铁心端产生一电磁力，并从正弦曲线的180°或点B开始产生一个与永久磁铁相同的极性，并在这一瞬间为零。在正弦曲线的270°，电磁力处于最大值，然后在正弦曲线的360°，终止为零。换句话说，在正弦曲线的270°，力是最大斥力，而且根据转子速度在定子线圈上存在感生的磁感。变化对转子速度的影响由图11中的曲线35表示。
如图11所示，不考虑转子速度，定子线圈中感生的磁感在正弦曲线的270°为最大值。
通电时间可以返回到这样一点：在该点，感生的磁感大得足以使电磁斥力维持到正弦曲线的360°并超过点C。因此，正如前面说明的一样，转子速度越大，因定子线圈高的磁感，输入直流电流的通电时间越短。将“通电”时间被切断的时刻称做“断开”点。象前面说明的那样，从断开点到正弦曲线的360°，反电动势，即定子线圈中的感生的磁感产生斥力。
通电期间，B点处的定子铁心和永久磁铁之间产生的磁斥力可被视为一合斥力。该力的一部分由永久磁铁的固有磁斥力产生，一部分由加在定子线圈上的输入直流电流产生。因此，如果使输入直流电流在定子线圈中产生的感应磁力等于带相同极性的永久磁铁产生的磁力，那么，通电时间和断开点之间的该斥力的一半，在该例子中，是来自永久磁铁的固有磁斥力，作为向定子线圈输入直流电流产生的感应磁力的一个反作用力。
加在定子线圈上的该输入直流电流产生该磁斥力，而且是为实现在点A和点C之间全部运动，对整个系统的惟一外部输入。
总输入可以总结如下：
a.在点A到点B之间合成后的固有磁引力和电磁力，电磁力由定子线圈中感生的磁感所产生。
b.通电时间和断开点期间，在永久磁铁和面对转子的定子铁心端之间的合成后的磁斥力。
c.断开点和点C之间的电磁斥力(见前面解释的感生的磁感)。
d.由反电动势产生的电磁斥力，如图11的阴影部分36所示。
根据本发明的另一个实施例，定子有两个彼此相对180°定位的线圈，转子有三个相隔120°的永久磁铁。
如下面表2所列的那样，从0到30°，合力逆时针推动转子。在30°合力为零。从30°到90°，合力是顺时针的。从90°到120°，合力是逆时针的。这完成一个完整循环，在转子的一个360°转动中该循环重复三次。
表2
 M1  5°C  10°CC  15°CC  20°CC  25°CC  30°CC
 M2  55CW  50CW  45CW  40CW  35CW  30CW
 M3  65CC  70CC  75CC  80CC  85CC  90
 RF  CC  CC  CC  CC  CC  0
根据上面的磁极和线圈配置，如果要求顺时针转动转子，需要将电流加在定子线圈上以克服逆时针力，只要该力是逆时针的力，但是如前面所解释的那样，对于合力是逆时针的整个期间，不需要将电流加在线圈上使之通电。
为了方便和容易说明，上述实施例已经限定到转子上的永久磁铁和定子上的线圈。但是，如果用线圈代替永久磁铁，给线圈通电产生适当的磁极，并不改变本发明的基本概念。
对于交流转动装置也一样，类似地，可以转换由定子绕组或转子/电枢绕组产生的转动磁场来减小保持电机在一个方向上转动所需要的电流量并且使反电动势对维持电机一个方向转动的影响最大化。
上述原理还可用于发电机，在发电机中给线圈通电产生磁场。在这种情况下，接通线圈一段时间，该时间足以维持一个方向的转动并使反电动势的影响最大化，该影响有助于维持转子/电枢在一个方向的转动。
通过利用上述概念，可能产生一个输出，该输出可以同时是机械能和电能。定子线圈绕组中产生的电流可以用于输出，同样地转子产生的转矩可以提供机械输出。同样地可以只利用一个或其它形式的输出。

Claims (16)

1.一种控制转动装置的系统，该系统包括一个控制器和一个带定子和转子的转动装置，其中，该控制器与该转动装置连接以控制转动装置的转动，其中控制器适于周期地使该装置的至少一个通电线圈通电，以产生一极性磁场，该磁场引起转子在单一方向转动，其中当与通电线圈产生的力不同的其它力产生一个引导转子在所述单一方向转动的合力时，关闭该控制器以便使通电线圈断电；
其中控制器适于给至少一个通电线圈通电一段时间，在该时间内，所述其它力的合力使转子在相反方向转动，由此，由该至少一个通电线圈施加的力大于该合力。
2.根据权利要求1所述的系统，其中在所述合力为零之前，控制器适于切断给通电线圈的输入电流。
3.根据权利要求2所述的系统，其中该控制器适于在所述合力为零之前切断该至少一个通电线圈一段时间，并且在所述合力为零之前允许反电动势推动转子在所述单一方向转动。
4.根据权利要求3所述的系统，其中该至少一个通电线圈适于由控制器在电动机经过一整圈中一个或多个预定角度的过程中通电。
5.根据权利要求3所述的系统，其中通电线圈适于由控制器在电动机每一圈的一个或多个预定时间段通电。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其中在转子转动一圈期间，该至少一个通电线圈适于通电多次。
7.根据权利要求6所述的系统，其中每当该合力在相反方向上给转子施加力时，给至少一个通电线圈通电。
8.根据权利要求7所述的系统，其中由控制器产生的周期脉冲给至少一个通电线圈通电。
9.根据权利要求8所述的系统，其中该周期脉冲都是相同的信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中只要所述合力的方向与所述单一方向相反，就给至少一个线圈通电，然后维持一段小于该合力从零变到最大值的预定时间的时间。
11.根据权利要求10所述的系统，其中转子有至少一个能产生磁场的磁场发生装置，与当给线圈通电时通电线圈产生的磁场相互作用，从而给转子施加一个在所述单一方向转动的力。
12.根据权利要求11所述的系统，其中通电线圈包括一个磁相互作用装置，磁相互作用装置适于排斥或吸引该磁场发生装置。
13.根据权利要求12所述的系统，其中磁相互作用装置包括每个通电线圈的铁心，磁场发生装置包括至少一个永久磁铁。
14.根据权利要求13所述的系统，包括一个转换电路，该电路适于切断控制器并使通电线圈与一输出连接，由此可以利用通电线圈中的感应电流。
15.根据权利要求14所述的系统，其中控制器包括一个转动开关。
16.根据权利要求15所述的系统，其中该转动开关包括截面宽度随高度而变的触点。
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